Computational Fluid Dynamics (CFD) ir šķidru un gāzveida šķidrumu uzvedības izpēte, izmantojot jaudīgus datorus, kuros darbojas skaitlisko metožu programmatūra. Zināšanas par cietvielu mijiedarbību ar apkārtējiem plūstošiem šķidrumiem ir ļoti svarīgas daudzu mehānisko ierīču projektēšanā. CFD ir paplašinājis tēmas, kurām var izmantot šķidruma dinamikas pētījumus un eksperimentus.
Tradicionāli skaitļošanas šķidruma dinamikas pētījumi tika veikti vēja tuneļos vai plūstoša ūdens tvertnēs ar īstām vai modeļu lidmašīnām, automašīnām un laivām. Izmantojot CFD, potenciālie mērķi ir tādu dažādu notikumu mehānismi kā vulkānu izvirdumi, viesuļvētras, stāvoši virpuļi ūdenī vai gaisā, okeāna straumes, savvaļas ugunsgrēku gaita un citi. Šo pētījumu ierobežojums ir zināšanas par mainīgajiem lielumiem, kas jādefinē katrai sistēmai. Minimālie mainīgie lielumi ietver temperatūru, spiedienu un kompozīcijas sistēmām, kurās notiek ķīmiskas reakcijas pie noteiktas robežas.
CFD programmatūras pamatā ir Navjē-Stoksa vienādojumu risinājums vai to vienkāršojumi. Interesējošie mainīgie ir definēti vienai zināmai sistēmas robežai. Virs sistēmas tiek novietots divu vai trīs dimensiju virtuāls režģis, un vienādojumi tiek atrisināti ienākošā un izejošā šķidruma īpašībām katrā virtuālajā robežā. CFD programmatūras izstrāde bija paralēla skaitļošanas jaudas pieejamībai, jo algoritmi prasa atkārtotu aprēķinu un optimizāciju, līdz tiek atrasti risinājumi.
Transportlīdzekļa dizains ir biežs šķidruma dinamikas eksperimentu mērķis. Gaisa plūsmas ap automašīnām ietekmē veiktspēju, degvielas patēriņu un trokšņa līmeni. Lidmašīnas, laivas un jo īpaši kosmosa transportlīdzekļi paļaujas uz šiem pētījumiem, lai prognozētu karstuma vai ledus uzkrāšanos, kā arī pilnveidotu, lai samazinātu berzes zudumus.
Siltuma izkliede ir galvenā skaitļošanas šķidruma dinamikas tēma. Visi elektroniskie komponenti ir jutīgi pret siltuma uzkrāšanos un bieži vien ir ievietoti mazās kastēs ar ierobežotu gaisa plūsmu. Izmantojot CFD modeļus, dizaineri var pārorientēt komponentus, lai nodrošinātu labāku gaisa plūsmu un dzesēšanu.
Robežslāņa apstākļu izpēti risina skaitļošanas šķidruma dinamika. Robežslānis attiecas uz ļoti plānu šķidruma slāni, kas ir statisks gar cietas vielas virsmu, kas atrodas kustīga šķidruma ceļā. Šajā mikrovidē korozija, siltuma pārnese un komponentu koncentrācijas līmeņi ir vissvarīgākie.
Lai iegūtu prasmes strādāt skaitļošanas šķidruma dinamikas jomā, parasti nepieciešama izglītība ķīmijas inženierijā vai līdzīgās jomās. Nepieciešama pilnīga izpratne par masas pārnesi, siltuma pārnesi, kinētiku un šķidruma dinamiku. Komerciālo CFD lietojumprogrammu pakotņu lietošanu bieži māca programmatūras uzņēmums vai prasmes tiek attīstītas darbā.